如何优化实验室氧气制取实验

摘 要：本文介绍了实验室氧气制取实验存在的问题以及相应的解决对策，包括实验准备阶段、实验开展阶段、实验反思。

关键词：氧气制取;实验;优化

《义务教育化学课程标准》明确规定，“氧气的制取和性质”为学生必须完成的8个基础实验之一。因此，该实验的重要性不言而喻。它是初中生接触的第一个系统的化学实验，是学生化学实验的开始，也是培养学生科学化学实验意识的开始。

但是，不可否认，这个实验仍存在不少问题。第一，初中生的心理特征呈现出对化学实验有强烈好奇心，但由于同伴合作和多感官协调，实验课堂容易出现杂乱无章的状态。第二，由于高锰酸钾具有强氧化性和强腐蚀性，皮肤接触后会被灼伤呈棕黑色。遇水变蓝紫色、极难清洗，接触的毛巾、衣服、台面都会被腐蚀产生黑点。实验后，实验室会呈现脏乱、难清理，学生做实验的体验较差，给学生留下化学实验很脏、很乱、很危险的第一印象，影响学生的科学实验热情。第三，应试实验，导致化学实验教学有效性大大降低。老师的实验操作技能比较薄弱，实验课堂的设计比较简单。

如何优化“氧气的制取和性质”实验课，需要备课组、任课老师、实验员、学生多方面配合，下面是我们学校在实验教学中的一些做法。

一、 准备阶段

（一）任课老师

以备课组的形式提早一周向实验员提供《演示实验通知单》《学生实验通知单》，包括实验器材、实验试剂、器材演示图等，尤其是实验课的具体排课表，提出实验申请。待实验员将所有实验器材准备好后，备课组所有老师来实验室，做预实验，并确保实验成功，同时对实验中学生容易出现的问题、重难点心中有数，并进一步确认和核对实验器材，及时跟实验员沟通需求。

由于高锰酸钾属于易制毒易制爆的双重管控危险化学药品，需要双人双锁、定量取用，同时做好危化品流向表登记、危化品官网报备。因此我们在保证实验能完成的前提下，尽量控制用量，对学生的高锰酸钾使用量需要有明确指令。通过前期预实验，我们确定高锰酸钾的用量，4～5勺药匙约6～8g，反应能收集3个集气瓶（2小1大）的氧气，用于完成3个性质验证的实验，因而课堂中我们跟学生沟通加高锰酸钾4～5勺即可。

（二）实验员

根据前期实验反馈，实验员需要及时准备实验仪器、实验试剂，做好实验布置，同时提出实验注意事项。

1. 仪器的准备

（1）玻璃弯管

由于高锰酸钾制取氧气实验采用的是排水法，排水法用小角度（小于90度）長进短出的玻璃导管比较方便。选择常用的与乳胶管匹配的5～6mm的玻璃长管，先确定合适长度，用锉刀切割，然后双手用巧力掰断。玻璃导管弯制技术，常用方法是点燃酒精喷灯，通过加热至熔融状态，徒手弯制，需要注意技巧，保证弯管处玻璃中空。同时将玻璃导管两头进行加热，使其光滑，不扎手。刚刚烧制的玻璃弯管放置在石棉网上冷却。

（2）橡胶塞打孔

①选择合适孔径的针锦锉。②将橡胶塞用夹子固定好，调整螺母，使橡胶塞位置居中，小面积的那面朝电钻。③打开电源开关，一手向外拉手持开关，电钻慢慢推进，打穿后，可以退回来，反复几次即可。④用玻璃管试孔，可以通过沾水减少摩擦使其穿过。如果太紧可以再次扩孔。

（3）集气瓶的准备

备课组计划让学生完成性质研究三个实验，包括熄灭木条复燃，木炭在氧气中的燃烧试验，铁丝在氧气中的燃烧试验，故需要三个集气瓶（两小一大）。考虑到铁丝燃烧试验需要含量较高、纯度较大的氧气，故选择大集气瓶，且让学生用于第二瓶收集。

2. 试剂的准备

（1）配置澄清石灰水

前期实验发现，澄清石灰水在呼出气体的集气瓶中不变浑浊，分析原因确定是上学期剩下的石灰水，时间长了溶液中氢氧化钙因与空气中二氧化碳反应而导致含量变少了，故需要现配现用。取2g氢氧化钙，加至1000mL蒸馏水，搅拌过夜溶解配置过饱和溶液，过滤，分装。

（2）铁丝准备

本实验要验证铁丝在氧气中燃烧试验，故要准备铁丝。采用新的石棉网上的细铁丝，将其取下，让学生均匀绕在火柴上，10圈左右。点燃酒精灯，用坩埚钳夹住火柴点燃，待燃烧后伸进装满氧气的集气瓶，观察实验现象。

3. 注意事项

（1）统一的实验器材摆放

之前由于没有统一的实验器材摆放标准，且不同老师要求不一，学生在实验后随意摆放器材，导致下一个班级实验前桌面杂乱，无法很快确认器材是否没问题，且实验体验较差。

后来，实验员在黑板上写实验器材摆放图。该现象有所缓解，一个班级有近1/3同学能正确摆放。通过观察，我们发现，首先，黑板中字迹较小，后面同学看不清。其次，黑板上的部分实验器材名称学生没办法跟实物进行准确一一对应。最后，有些同学觉得看黑板摆放，比较麻烦，干脆随便乱摆。

现在，实验员取出一套实验器材，根据要求摆放，同时拍照，做成PPT，下面备注实验器材名称。实验前，学生根据黑板PPT的实验器材摆放图来确认实验器材是否完整，有无破损，并及时跟老师反馈。实验结束后，学生根据黑板PPT的实验器材摆放图整理桌面，同时确保桌面无水渍、无垃圾，并让老师检查确认。

图1 实验器材摆放图（PPT）

图2 垃圾分类（PPT）

实验后，我们发现PPT这方法简单、易执行、效果明显，近80%学生能根据PPT的图片，独立快速、明确地进行摆放器材。同时，器材名称的标注也进一步巩固了学生的实验基础知识。最重要的是，由于统一的器材摆放要求，实验室呈现整洁、规范的状态，对于学生的实验习惯养成有很好的作用。

（2）垃圾分类

现在全国进行垃圾分类，而高锰酸钾的燃烧废渣属于“三废”，需要回收，暂存在危化品室，最后统一请专业环保部门回收。火柴梗也作为有害物品进行回收。针对本实验，讲台上放置3个1000mL大烧杯，分别回收废渣、火柴梗、棉花，讲台上垃圾桶回收餐巾纸，纸盒内回收玻璃碎片。让学生将垃圾进行分类回收，让垃圾分类的意识也贯彻在实验课堂中。

（3）纸巾和抹布

学生自带纸巾，用于擦拭桌上的高锰酸钾沾水后的溶液，而水池的抹布仅用于擦拭集气瓶放入水槽后手上桌上的水渍。纸巾和抹布的功能区分，有效地避免抹布沾染高锰酸钾，导致水池、地面到处都是，高锰酸钾有腐蚀性，易形成黑斑，极难清洗。

（4）试管不清洗

高锰酸钾加热时腐蚀试管使其变黑，不容易清洗，需要草酸等溶液浸泡一段时间才能脱色。如果按照常规实验安排，要求学生清洗试管，会带来若干问题。一，强腐蚀性的高锰酸钾接触后，会腐蚀皮肤产生黑点，这些黑点只有等到新皮肤长出后才会自然脱落，会需要好几天，而这黑点会成为学生的困扰。二，学生在水池清洗试管，会将液体溅的到处都是，水池、地面、台面、抹布，越洗越脏。三，试管不清洗，一方面对于后续班级实验没有太大干扰，另一方面由于不清洗节约大量水资源。因此，本实验的试管要求学生全程不沾水不清洗。

二、 实验开展阶段

（一）进实验室

学生在体育委员和老师的带领下，排队到达实验室门口，静音等候。老师同意后，有序进入教室，站在位置上，全程无声，严格听从老师指令。化学实验本身就是具有危险性的实验，需要学生思想上的重视，安全意识常记心中。所以实验课上，老师要格外控制课堂纪律，对随意说话、不听指令、危险操作的学生要严肃批评，让学生树立规范实验的意识。

（二）实验要点的讲解

正所谓“百闻不如一见，目见不如实验”，学生在进行实验教学前，老师要通过教室内的演示实验为学生详细讲解实验的流程、注意事项以及突发情况等。

本节实验课主要是气体的制取，操作步骤用七个字总结：查、装、定、收、移、熄（谐音：“茶庄定点收利息”）。任课老师在黑板上写出七个关键字，并在实验前跟学生再复习一次实验流程，交代实验中的注意事项、重难点、之前班级遇到的问题。这是学生第一次的化學实验，老师课前的详细实验要点讲解，能让学生做到心中有数，再开展实验。如果出现忘记做什么，看黑板板书后再自行进行。老师先讲解，然后学生开展实验，避免老师中途想起要再讲点什么，中途让学生停下来。后续学生实验中，老师可以针对个别学生遇到的情况，进行一对一针对性指导。

（三）经验沟通

实验员全程跟进第一堂实验课，确保所有的试剂、器材能正常使用，有问题及时更换。装置的气密性有很多学生会做不出来，原因不一，有的是橡胶塞没塞紧，有的是手温太低，有的是本身装备原因，这时候需要老师在边上指导学生一一排查，并让学生自己总结原因。老师应该与实验员多沟通，课堂中遇到的问题是否存在比较好的解决方式，或者通过前期的准备和提醒直接规避。实验员和老师们通过微信工作群，及时分享实验中的问题和经验。

（四）实验课的整理

本年级最后一个班的实验课，实验员会提早跟任课老师沟通，占用约5分钟时间，指导学生将所有实验器材、实验试剂分类归置，放回化学准备间。同时让学生清空自己桌面，教室恢复原状。

三、 实验的反思

如何优化氧气制取实验，最大的关键点就在于前期的准备工作。充分的前期准备，让学生能有明确的实验指令，比如如何开展实验、摆放实验器材、垃圾分类等。这种情况下，学生能快速、准确地完成所有实验。在一节课中，几乎所有学生都能完成制取氧气实验，近80%学生能完成3个性质验证实验，其中2/3学生能观察到理想的实验现象。部分老师由于课程设置紧凑，还有近5分钟跟学生们交流实验中遇到的问题和分析原因。

“氧气的制取与性质”实验，作为初中学生的化学实验第一课，它的是否成功对于学生的化学实验意识有着举足轻重的作用。学生初入化学实验室，心理上有所期待、同时也是有所畏惧，害怕做不出来，怕爆炸，怕有危险。老师来化学实验室，也会有所担忧，学生太过激动，意外事件的发生，课堂纪律的混乱。而充足的实验前期准备，让学生能够紧紧跟着老师步伐，完成实验。最后绝大多数学生的实验成功，能极大地提升学生自信心，激发科学实验热情，让他们获得自主、合作、探究的学习态度。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准：2011年版[M].北京师范大学出版社，2011.

[2]夏兰.多层次开放实验体系的教学实践——以“氧气的制取与性质”为例[J].新课程（中学），2018（12）.

[3]孙娟燕.初中化学实验教学凸显的问题及应对策略——以“制取氧气”实验为例[J].福建基础教育研究，2017（8）.

作者简介：

童茜茜，浙江省杭州市，浙江省杭州市采荷中学。